BAGIKAN
Gribble pada sepotong kayu [Credit: Claire Steele-King and Katrin Besser, University of York]

Para ilmuwan yang mempelajari sistem pencernaan dari krustasea (udang-udangan) pemakan kayu yang mengagumkan, telah menemukan bahwa hewan ini mungkin menyimpan rahasia untuk mengubah kayu menjadi biofuel secara berkelanjutan.

Gribble adalah invertebrata laut kecil yang telah berevolusi untuk melakukan peran ekologis penting dengan memakan persediaan kayu yang melimpah menuju lautan dari muara.

Mereka juga bisa menjadi ancaman laut, memakan kayu kapal dan dermaga dan menyebabkan kerusakan besar dalam prosesnya.

Sampai sekarang, pertanyaan tentang bagaimana gribble menerobos lignin – lapisan yang sangat kuat yang membungkus polimer gula yang membentuk kayu – telah menjadi misteri.

Tim ilmuwan, yang dipimpin oleh University of York, mempelajari perut belakang gribble, dan menemukan bahwa Hemosianin – adalah sejenis protein yang membuat darah invertebrata berwarna biru – sangat penting bagi kemampuan mereka untuk mengekstrak gula dari kayu.

Penemuan ini membawa para peneliti selangkah lebih dekat untuk mengidentifikasi alat yang lebih murah dan lebih berkelanjutan untuk mengubah kayu menjadi bahan bakar rendah karbon – alternatif yang menjanjikan untuk bahan bakar fosil seperti batu bara dan minyak.

Hemosianin adalah kelompok protein yang lebih dikenal karena perannya dalam mengangkut oksigen pada invertebrata dengan cara yang mirip dengan hemoglobin pada hewan. Sementara hemoglobin mengikat oksigen melalui hubungannya dengan atom-atom besi menjadikan warna merah darah; hemosianin melakukan hal serupa dengan atom tembaga menghasilkan warna biru.

Oksigen adalah bahan kimia yang sangat reaktif, dan gribble telah memanfaatkan kemampuan oksidatif hemosianin untuk menghancurkan ikatan lignin yang menyatukan kayu bersama-sama.

Penelitian yang melibatkan tim dari Universitas York, Portsmouth, Cambridge dan Sao Paulo, telah mengungkapkan bahwa memperlakukan kayu dengan hemosianin memungkinkan lebih dari dua kali lipat jumlah gula yang akan dirilis – jumlah yang sama yang dapat dihasilkan namun memerlukan biaya mahal dan konsumsi energi sebelum perlakuan termokimia yang saat ini digunakan dalam industri.

Simon McQueen-Mason, dari Departemen Biologi di Universitas York, yang memimpin tim peneliti, mengatakan: “Gribble adalah satu-satunya hewan yang diketahui memiliki sistem pencernaan steril. Ini membuat metode mereka untuk pencernaan kayu lebih mudah dipelajari daripada makhluk lain yang memakan kayu seperti rayap, yang bergantung pada ribuan mikroba usus untuk melakukan pencernaan bagi mereka.”

“Kami telah menemukan bahwa Gribble mengunyah kayu menjadi potongan-potongan kecil sebelum menggunakan hemosianin untuk mengganggu struktur lignin. Enzim GH7, kelompok enzim yang sama yang digunakan oleh jamur untuk menguraikan kayu, kemudian mampu menembus dan melepaskan gula.”

Dengan tekanan yang meningkat terhadap aksi global yang akan berpengaruh pada perubahan iklim, banyak negara dengan segera mencoba untuk mengganti penggunaan karbon dengan beralih ke sumber energi terbarukan seperti biofuel.

Biomassa tanaman Woody adalah sumber karbon terbarukan yang paling berlimpah di planet ini, dan, tidak seperti menggunakan tanaman pangan untuk membuat biofuel, penggunaannya tidak bertentangan dengan keamanan pangan global.

Rekan penulis makalah ini, Neil Bruce, dari Departemen Biologi, mengatakan: “Dalam jangka panjang penemuan ini mungkin berguna dalam mengurangi jumlah energi yang diperlukan untuk kayu sebelum perlakuan untuk mengubahnya menjadi biofuel.

“Efek peningkatan selulase dari hemosanin setara dengan perlakuan awal termokimia yang digunakan dalam industri untuk memungkinkan hidrolisis biomassa, menunjukkan opsi baru untuk produksi bahan bakar dan bahan kimia berbasis-bio.”

Penulis utama dari laporan, Katrin Besser, menambahkan “sangat menarik untuk melihat bagaimana alam beradaptasi terhadap tantangan, dan penemuan ini menambah bukti bahwa hemosianin adalah protein yang sangat serbaguna dan multi-fungsi.”

Penelitian ini telah dilaporkan di Nature Communications.